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摘 要 地震灾害给人们带来了巨大的痛苦，为了减少地震灾害带来的损失，现代建筑结构设计应注重抗震设计。因此，在建筑施工实践中，设计人员应分析研究建筑抗震设计的主要问题，并不断总结经验，及时处理好这些问题。
关键词 高层建筑；抗震；设计
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)031-0198-01
1 我国高层建筑抗震设计中存在的问题
1）部分建筑物高度过高。按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。这个高度是我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下，较为稳妥的，也是与目前整个土建规范体系相协调的。可实际上，已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制。对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度：一要有专家论证，二要有模型振動台试验。在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化。因为随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。
2）地基的选取不合理。现代城市不断的发展，而人口也在不断增多，城市的人均占有面积已经在逐渐减少，但很多建筑商忽略了这一个问题，他们发现哪里的利润空间大，就会在哪里施工，但高层建筑应该选择地域宽阔的土地，同时要保证土地的坚硬或密实均匀中，远离河岸，不应垮在两类土壤上，避开不利的地形或异性地形，例如：断层、山崖、滑坡、地陷等，在这些地段开展建设也会遭遇很多危险。因此，地基选择的错误还可能导致抗震能力差。
3）材料的选用不科学，结构体系不合理。特别是在地震多发地区，建筑材料的选择和结构体系的设计受到人们广泛的关注和重视。目前，我国建筑物主要是由钢筋混凝土组成的。因此，变形的控制与设计必须以钢筋混凝土结构的位移限值为准。但是，钢筋混凝土的弯曲变形侧移较大，如果利用钢框架来减少位移，不仅会增加钢筋的负荷，且无明显的辅助效果，为此，有时还必须加大混凝土的刚度或设置伸臂结构，这样才能勉强满足其位移控制标准。
4）轴压比与短柱问题。在钢筋混凝土高层建筑结构中，往往为了控制柱的轴压比两使柱的断面很大，而柱的纵向钢筋却为构造配筋。即使采用高强混凝土，柱断面尺寸也不能明显减小。限制柱的轴压比是为了使柱子处于大偏压状态，防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎，柱的塑性变形能力小，则结构的延性就差。当遭遇地震时，耗散和吸收地震能量少，结构容易被破坏。但是在框架中若能保证强柱弱梁设计，且梁具有良好延性，则柱子进入屈服的可能缝就大大减少，此时可放松轴压比限值。
另外，许多高层建筑底部几层柱虽然长细比小于4，但并不一定是短柱。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比，只有剪跨比≤2的柱才是短柱。有专家学者提出现行抗震规范应采用较高轴压比。但是即使能调整轴压比限值，柱断面并不能由于略微增大轴压比限值而显著减小。因此在抗震的超高层建筑中采用钢筋混凝土是否合理值得商榷。
5）较低的抗震设防烈度。现在许多专家学者提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要，认为我国“取用了可能是世界上最低的结构设计安全度”，并主张“建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高”。此外，对于“小震不坏，中震可修，大震不倒”这个抗震设计原则，在新形势下也有重新审核的必要。我国现行抗震设防标准是比较低的，中震相当于在规定的设计基准期内（50 年）超越概率为10%的地震烈度。我国建筑结构抗震设计除了设防烈度较低外，具体抗震计算方法和构造规定的安全度也不如国外，在配筋率、轴压比、梁柱承载力匹配等一系列保证抗震延性的要求上远不如国外严格。随着社会财富的增长，结构失效带来的损失愈来愈大，加之结构造价在整个投资中的比例下降，因而有人主张结构在设防烈度下应该采用弹性设计。
2 高层建筑抗震分析和设计对策
1）基于位移的结构抗震设计。我国目前的建筑结构抗震设计基本是以承载力为基础的。设计人员用线弹性方法计算结构在小幅度震动下的内力、变形；用组合的内力验算构件截面，保证结构的稳定性；位移限值是建筑物投入使用阶段的要求，主要是为了保护非结构的安全；结构的延性和耗能能力是利用构造措施获得的。为了做好基础位移的抗震设计，首先应认清简单结构的构件变形与配筋关系，根据变形结构的要求进行设计；从而对整个建筑结构进入抗震阶段的变形做分析研究。所以，除了小震阶段的计算外，还应根据大震来做统计分析，这才是第二阶段的抗震设计，也是未来结构抗震设计的发展趋势。
2）材料参数随机性的抗震模糊可靠度分析。从结构的整体性出发，从前，设计人员中针对抗震的可靠性进行研究，只考虑到建筑的负荷问题，但没有综合考虑了材料参数的变化、地震烈度的随机性及烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。这些研究成果都可以作为建筑抗震设计的重要参数，并指导设计人员开展科学的抗震设计工作。
3）改善短柱抗震性能的措施。①使用复合螺旋箍筋。高层建筑的框架结构和一般建筑不同，它的抗剪能力需要满足剪压比限值和“强剪弱弯”的要求，而柱体的承重能力也应满足“强柱弱梁” 的要求。而针对短柱，只要符合“强剪弱弯”和“强柱弱梁”的要求，都可以保证其不发生剪力破坏的。因此，利用复合螺旋箍筋可提高柱体的剪力承重能力，改善对砼的约束作用，提高其短柱的抗震性能。②采用分体柱。短柱的抗弯能力比抗剪承载力要大得多，所以在地震中，短柱往往是因为剪力而遭到破坏的，它的抗弯功能完全不能发挥。因此，我们可以削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震中可以使柱子提前达到抗弯强度，提高其抗震能力。
4）隔震和消能减震设计的推广和应用。目前，我国已经普遍开始采用传统的抗震结构体系，并在此基础上适当控制结构物的刚度，但准许结构在地震中达到非弹性状态，这样做可以增强其延长性，抵消地震能量减轻地震反应，保证结构不会倒塌。这种抗震设计在大多情况下是有效地，但也有其局限性。
随着社会经济的发展，人们对建筑物的抗震减震要求越来越高，这种延性结构体系在使用过程中已经受到了限制，传统的抗震结构体系和理论也很难再满足建设的需求了，但由于隔震消能和各种减震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，在今后的建筑中还是会得到广泛的使用。
3 结束语
地震是一种难以预测的严重自然灾害，它会给人类带来极大的危险和痛苦。而工程设计人员应在建筑结构的研究和工程设计中，从整体结构出发，处理好建筑功能、安全可靠性等问题，以便建设出质量更好的建筑，而新技术的发展以及计算机技术水平的提高，保证人类有更加优越的居住环境。
参考文献
[1]刘毅,张明,魏斌.浅谈高层抗震设计应注意的一些问题[J].陕西建筑,2009,11.
[2]欧名贤,柳红霞.高层建筑抗震设计中的若干问题探讨[J].中华建设,2008,9.
关键词 高层建筑；抗震；设计
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)031-0198-01
1 我国高层建筑抗震设计中存在的问题
1）部分建筑物高度过高。按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。这个高度是我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下，较为稳妥的，也是与目前整个土建规范体系相协调的。可实际上，已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制。对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度：一要有专家论证，二要有模型振動台试验。在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化。因为随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。
2）地基的选取不合理。现代城市不断的发展，而人口也在不断增多，城市的人均占有面积已经在逐渐减少，但很多建筑商忽略了这一个问题，他们发现哪里的利润空间大，就会在哪里施工，但高层建筑应该选择地域宽阔的土地，同时要保证土地的坚硬或密实均匀中，远离河岸，不应垮在两类土壤上，避开不利的地形或异性地形，例如：断层、山崖、滑坡、地陷等，在这些地段开展建设也会遭遇很多危险。因此，地基选择的错误还可能导致抗震能力差。
3）材料的选用不科学，结构体系不合理。特别是在地震多发地区，建筑材料的选择和结构体系的设计受到人们广泛的关注和重视。目前，我国建筑物主要是由钢筋混凝土组成的。因此，变形的控制与设计必须以钢筋混凝土结构的位移限值为准。但是，钢筋混凝土的弯曲变形侧移较大，如果利用钢框架来减少位移，不仅会增加钢筋的负荷，且无明显的辅助效果，为此，有时还必须加大混凝土的刚度或设置伸臂结构，这样才能勉强满足其位移控制标准。
4）轴压比与短柱问题。在钢筋混凝土高层建筑结构中，往往为了控制柱的轴压比两使柱的断面很大，而柱的纵向钢筋却为构造配筋。即使采用高强混凝土，柱断面尺寸也不能明显减小。限制柱的轴压比是为了使柱子处于大偏压状态，防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎，柱的塑性变形能力小，则结构的延性就差。当遭遇地震时，耗散和吸收地震能量少，结构容易被破坏。但是在框架中若能保证强柱弱梁设计，且梁具有良好延性，则柱子进入屈服的可能缝就大大减少，此时可放松轴压比限值。
另外，许多高层建筑底部几层柱虽然长细比小于4，但并不一定是短柱。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比，只有剪跨比≤2的柱才是短柱。有专家学者提出现行抗震规范应采用较高轴压比。但是即使能调整轴压比限值，柱断面并不能由于略微增大轴压比限值而显著减小。因此在抗震的超高层建筑中采用钢筋混凝土是否合理值得商榷。
5）较低的抗震设防烈度。现在许多专家学者提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要，认为我国“取用了可能是世界上最低的结构设计安全度”，并主张“建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高”。此外，对于“小震不坏，中震可修，大震不倒”这个抗震设计原则，在新形势下也有重新审核的必要。我国现行抗震设防标准是比较低的，中震相当于在规定的设计基准期内（50 年）超越概率为10%的地震烈度。我国建筑结构抗震设计除了设防烈度较低外，具体抗震计算方法和构造规定的安全度也不如国外，在配筋率、轴压比、梁柱承载力匹配等一系列保证抗震延性的要求上远不如国外严格。随着社会财富的增长，结构失效带来的损失愈来愈大，加之结构造价在整个投资中的比例下降，因而有人主张结构在设防烈度下应该采用弹性设计。
2 高层建筑抗震分析和设计对策
1）基于位移的结构抗震设计。我国目前的建筑结构抗震设计基本是以承载力为基础的。设计人员用线弹性方法计算结构在小幅度震动下的内力、变形；用组合的内力验算构件截面，保证结构的稳定性；位移限值是建筑物投入使用阶段的要求，主要是为了保护非结构的安全；结构的延性和耗能能力是利用构造措施获得的。为了做好基础位移的抗震设计，首先应认清简单结构的构件变形与配筋关系，根据变形结构的要求进行设计；从而对整个建筑结构进入抗震阶段的变形做分析研究。所以，除了小震阶段的计算外，还应根据大震来做统计分析，这才是第二阶段的抗震设计，也是未来结构抗震设计的发展趋势。
2）材料参数随机性的抗震模糊可靠度分析。从结构的整体性出发，从前，设计人员中针对抗震的可靠性进行研究，只考虑到建筑的负荷问题，但没有综合考虑了材料参数的变化、地震烈度的随机性及烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。这些研究成果都可以作为建筑抗震设计的重要参数，并指导设计人员开展科学的抗震设计工作。
3）改善短柱抗震性能的措施。①使用复合螺旋箍筋。高层建筑的框架结构和一般建筑不同，它的抗剪能力需要满足剪压比限值和“强剪弱弯”的要求，而柱体的承重能力也应满足“强柱弱梁” 的要求。而针对短柱，只要符合“强剪弱弯”和“强柱弱梁”的要求，都可以保证其不发生剪力破坏的。因此，利用复合螺旋箍筋可提高柱体的剪力承重能力，改善对砼的约束作用，提高其短柱的抗震性能。②采用分体柱。短柱的抗弯能力比抗剪承载力要大得多，所以在地震中，短柱往往是因为剪力而遭到破坏的，它的抗弯功能完全不能发挥。因此，我们可以削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震中可以使柱子提前达到抗弯强度，提高其抗震能力。
4）隔震和消能减震设计的推广和应用。目前，我国已经普遍开始采用传统的抗震结构体系，并在此基础上适当控制结构物的刚度，但准许结构在地震中达到非弹性状态，这样做可以增强其延长性，抵消地震能量减轻地震反应，保证结构不会倒塌。这种抗震设计在大多情况下是有效地，但也有其局限性。
随着社会经济的发展，人们对建筑物的抗震减震要求越来越高，这种延性结构体系在使用过程中已经受到了限制，传统的抗震结构体系和理论也很难再满足建设的需求了，但由于隔震消能和各种减震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，在今后的建筑中还是会得到广泛的使用。
3 结束语
地震是一种难以预测的严重自然灾害，它会给人类带来极大的危险和痛苦。而工程设计人员应在建筑结构的研究和工程设计中，从整体结构出发，处理好建筑功能、安全可靠性等问题，以便建设出质量更好的建筑，而新技术的发展以及计算机技术水平的提高，保证人类有更加优越的居住环境。
参考文献
[1]刘毅,张明,魏斌.浅谈高层抗震设计应注意的一些问题[J].陕西建筑,2009,11.
[2]欧名贤,柳红霞.高层建筑抗震设计中的若干问题探讨[J].中华建设,2008,9.